【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】交叉引用要求通過引用被并入本文的2013年12月11日遞交的61/914491的優先權。還要求通過引用被并入本文的2014年1月8日遞交的61/924884的優先權。還要求通過引用被并入本文的2014年1月21日遞交的61/929874的優先權。還要求通過引用被并入本文的2014年6月24日遞交的14/313960的優先權。還要求通過引用被并入本文的2014年1月17日遞交的61/928644的優先權。背景本申請涉及半導體器件制造，并且更具體地涉及雙側面和雙向半導體器件的制造。注意到下文討論的要點可能體現由已公開的專利技術得到的后見之明，并且不一定被承認為現有技術。通過引用被并入本文的共同所有并且共同未決的申請14/313960教導了新穎的被稱為B-TRAN的雙向雙極晶體管。B-TRAN是每個表面上具有至少兩個引線(leads)的三層四端子的雙向雙極晶體管。取決于所施加的電壓的極性，B-TRAN的每個表面上的一個結充當發射極或者集電極。照慣例，因為大部分常規的制造沒有被設計為允許每個晶片表面上具有多個電極，因此雙側面器件(如B-TRAN和雙向IGBT)的制造是復雜并且昂貴的。大多數集成電路使得所述集成電路的所有單個部件都被制造在芯片的前表面上，盡管可以對芯片的后表面作出電接觸。具有三個或更多個端子的大多數分立器件被類似地配置，其中頂部表面具有兩個或更多個單獨的引線，而整個后表面是另一個電引線。然而，將器件的一個側面限制為只有單個電引線必然妨礙在兩個表面上都具有兩個或更多個引線的任何器件的制造。用于雙向器件制造的系統和方法除了其他創新之外，本申請教導用于制造雙...
【技術保護點】
一種制造半導體器件的方法，所述方法包括：將第一導電型摻雜劑引入到半導體塊的第一面上的第一區中；將第二導電型摻雜劑引入到所述第一面上的第二區中；將高溫操作晶片附接到所述第一面；將第一導電型摻雜劑引入到所述半導體塊的平行于所述第一面的第二面上的第三區中；將第二導電型摻雜劑引入到所述第二面上的第四區中；執行高溫擴散步驟；憑借所述擴散步驟使所述第一導電型摻雜劑和所述第二導電型摻雜劑在所述半導體塊中擴散到期望的深度；在所述第二面上執行中溫制造步驟；將中溫操作晶片附接到所述第二面；移除所述高溫操作晶片；以及在所述第一面上執行中溫制造步驟。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.12.11 US 61/914,491;2014.01.08 US 61/924,884;1.一種制造半導體器件的方法，所述方法包括：將第一導電型摻雜劑引入到半導體塊的第一面上的第一區中；將第二導電型摻雜劑引入到所述第一面上的第二區中；將高溫操作晶片附接到所述第一面；將第一導電型摻雜劑引入到所述半導體塊的平行于所述第一面的第二面上的第三區中；將第二導電型摻雜劑引入到所述第二面上的第四區中；執行高溫擴散步驟；憑借所述擴散步驟使所述第一導電型摻雜劑和所述第二導電型摻雜劑在所述半導體塊中擴散到期望的深度；在所述第二面上執行中溫制造步驟；將中溫操作晶片附接到所述第二面；移除所述高溫操作晶片；以及在所述第一面上執行中溫制造步驟。2.如權利要求1所述的方法，其中p型和n型摻雜劑兩者都以相應的圖案并且非全部地被引入在所述晶片的所述第一和第二表面兩者上。3.如權利要求1所述的方法，其中所述中溫操作晶片具有與所述高溫操作晶片不同的構成。4.如權利要求1所述的方法，其中所述擴散步驟使用比其后任何步驟都更高的持續溫度。5.如權利要求1所述的方法，其中所述將摻雜劑引入到所述第一面上的所述第一和第二區中的步驟分別使用與所述將摻雜劑引入到所述第二面上的第三和第四區中的步驟相同的圖案。6.如權利要求1所述的方法，其中每個所述操作晶片和所述半導體塊之間的連接基本上不受在所述相應的附接步驟之后使用的溫度的影響。7.如權利要求1所述的方法，其中所述中溫制造步驟是在低于約450℃的溫度下執行的。8.如權利要求1所述的方法，其中所述擴散步驟使用超過約600℃的溫度。9.如權利要求1所述的方法，進一步包括在將所述摻雜劑引入到每個所述面之前在相應的面上形成溝槽柵。10.如權利要求1所述的方法，其中所述半導體塊是由硅制成的。11.如權利要求1所述的方法，其中所述第一導電型是N型。12.如權利要求1所述的方法，其中所述中溫制造步驟在所述第一面上以及在所述第二面兩者上是以基本上相同的方式執行的。13.如權利要求1所述的方法，其中所述高溫操作晶片是硅。14.如權利要求1所述的方法，其中所述高溫操作晶片是二氧化硅。15.如權利要求1所述的方法，其中所述高溫操作晶片是碳化硅。16.如權利要求1所述的方法，其中所述高溫操作晶片是藍寶石。17.如權利要求1所述的方法，其中所述高溫操作晶片是氮化鎵。18.如權利要求1所述的方法，其中所述中溫操作晶片是石英。19.如權利要求1所述的方法，其中所述中溫操作晶片是玻璃。20.如權利要求1所述的方法，其中所述中溫操作晶片是硅。21.如權利要求1所述的方法，其中所述中溫操作晶片是二氧化硅。22.如權利要求1所述的方法，其中所述中溫操作晶片是碳化硅。23.如權利要求1所述的方法，其中所述中溫操作晶片是藍寶石。24.如權利要求1所述的方法，其中所述中溫操作晶片是氮化鎵。25.如權利要求1所述的方法，其中所述中溫操作晶片是難熔金屬。26.一種制造半導體器件的方法，所述方法包括：在半導體晶片的第一面上執行高溫制造步驟；將第一導電型摻雜劑引入到所述第一面上的第一區中；將第二導電型摻雜劑引入到所述第一面上的第二區中；將高溫操作晶片結合到所述第一面；在所述半導體晶片的平行于所述第一面的第二面上執行高溫制造步驟；將第一導電型摻雜劑引入到所述第二面上的第三區中；將第二導電型摻雜劑引入到所述第二面上的第四區中；在超過約600℃的溫度下執行擴散步驟；憑借所述擴散步驟使所述第一導電型摻雜劑和所述第二導電型摻雜劑在所述半導體晶片中擴散到期望的深度；在低于約450℃的溫度下在所述第二面上執行中溫制造步驟；將中溫操作晶片結合到所述第二面；從所述第一面移除所述高溫操作晶片；在低于約450℃的溫度下在所述第一面上執行中溫制造步驟；從所述第二面移除所述中溫操作晶片；以及在低于約240℃的溫度下在所述半導體晶片上執行低溫處理步驟；其中至少一些所述高溫制造步驟是在超過約600℃的溫度下執行的。27.如權利要求26所述的方法，其中p型和n型摻雜劑兩者都以相應的圖案并且非全部地被引入在所述晶片的所述第一和第二表面兩者上。28.如權利要求26所述的方法，其中所述中溫操作晶片具有與所述高溫操作晶片不同的構成。29.如權利要求26所述的方法，其中所述擴散步驟使用比其后任何步驟都更高的持續溫度。30.如權利要求26所述的方法，其中所述將摻雜劑引入到所述第一面上的所述第一和第二區中的步驟分別使用與所述將摻雜劑引入到所述第二面上的第三和第四區中的步驟相同的圖案。31.如權利要求26所述的方法，進一步包括在將所述摻雜劑引入到每個所述面之前在相應的面上形成溝槽柵。32.如權利要求26所述的方法，其中所述第一導電型是N型。33.如權利要求26所述的方法，其中所述中溫制造步驟在所述第一面上以及在所述第二面兩者上是以基本上相同的方式執行的。34.如權利要求26所述的方法，其中所述擴散步驟是在超過約1000℃的溫度下執行的。35.如權利要求26所述的方法，其中每個所述操作晶片和所述半導體晶片之間的結合基本上不受在相應的結合步驟之后使用的溫度的影響。36.如權利要求26所述的方法，其中所述高溫操作晶片是硅。37.如權利要求26所述的方法，其中所述高溫操作晶片是二氧化硅。38.如權利要求26所述的方法，其中所述高溫操作晶片是碳化硅。39.如權利要求26所述的方法，其中所述高溫操作晶片是藍寶石。40.如權利要求26所述的方法，其中所述高溫操作晶片是氮化鎵。41.如權利要求26所述的方法，其中所述中溫操作晶片是石英。42.如權利要求26所述的方法，其中所述中溫操作晶片是玻璃。43.如權利要求26所述的方法，其中所述中溫操作晶片是硅。44.如權利要求26所述的方法，其中所述中溫操作晶片是二氧化硅。45.如權利要求26所述的方法，其中所述中溫操作晶片是碳化硅。46.如權利要求26所述的方法，其中所述中溫操作晶片是藍寶石。47.如權利要求26所述的方法，其中所述中溫操作晶片是氮化鎵。48.如權利要求26所述的方法，其中所述中溫操作晶片是難熔金屬。49.一種制造半導體器件的方法，所述方法包括：在半導體晶片的第一面上執行高溫制造步驟；將第一導電型摻雜劑引入到半導體晶片的第一面上的第一區中；將第二導電型摻雜劑引入到所述第一面上的第二區中；在所述第一面上形成保護層；將高溫操作晶片結合到所述第一面上的所述保護層；從所述半導體晶片的平行于所述第一面的第二面開始使所述半導體晶片變薄到期望的厚度；在所述第二面上執行高溫制造步驟；將第一導電型摻雜劑引入到所述第二面上的第三區中；將第二導電型摻雜劑引入到所述第二面上的第四區中；執行擴散步驟；憑借所述擴散步驟使所述第一導電型摻雜劑和所述第二導電型摻雜劑在所述半導體晶片中擴散到期望的深度；在所述第二面上執行中溫制造步驟，在所述第二面上形成帶圖案的金屬；在所述帶圖案的金屬之上將中溫操作晶片結合到所述第二面；從所述第一面移除所述高溫操作晶片；從所述第一面移除所述保護層；在所述第一面上執行中溫制造步驟，在所述第一面上形成附加的帶圖案的金屬；從所述第二面移除所述中溫操作晶片；以及在低于約240℃的溫度下在所述半導體晶片上執行低溫處理步驟；其中每個所述操作晶片和所述半導體晶片之間的結合基本上不受在相應的結合步驟之后使用的溫度的影響；其中所述擴散步驟以及至少一些所述高溫制造步驟是在超過約600℃的溫度下執行的；其中所述中溫制造步驟是在低于約450℃的溫度下執行的。50.如權利要求49所述的方法，進一步包括使用化學-機械拋光法來使所述保護層變得平坦。51.如權利要求49所述的方法，其中所述高溫制造步驟包括熱氧化、化學氣相沉積、高溫退火中以及形成一個或更多個溝槽柵中的至少一者。52.如權利要求49所述的方法，其中所述中溫制造步驟包括執行接觸掩膜步驟、鈍化層沉積、盤蝕刻，以及金屬沉積和掩膜中的至少一者。53.如權利要求49所述的方法，其中所述低溫處理步驟包括電鍍所述面中的至少一個以及將所述半導體晶片切割成芯片。54.如權利要求49所述的方法，進一步包括在所述移除所述中溫操作晶片的步驟之前電鍍所述第一面。55.如權利要求49所述的方法，進一步包括在所述移除所述中溫操作晶片的步驟之前對所述第一面施加膠帶。56.如權利要求49所述的方法，進一步包括在所述移除所述中溫操作晶片的步驟之前將所述半導體晶片安裝在襯底上。57.如權利要求49所述的方法，其中所述擴散步驟是在超過約1100℃的溫度下執行的。58.如權利要求49所述的方法，其中所述擴散步驟使用比金屬出現之后的任何步驟都更高的持續溫度。59.如權利要求49所述的方法，其中所述中溫制造步驟在所述第一面上以及在所述第二面兩者上是以基本上相同的方式執行的。60.如權利要求49所述的方法，其中所述在所述第一面上形成附加的金屬的步驟使用與所述在所述第二面上形成帶圖案的金屬的步驟大致相同的圖案。61.如權利要求49所述的方法，其中p型和n型摻雜劑兩者都以相應的圖案并且非全部地被引入在所述晶片的所述第一和第二表面兩者上。62.如權利要求49所述的方法，其中所述半導體晶片是硅晶片。63.如權利要求49所述的方法，其中當每個所述帶圖案的金屬被形成時，附加的介電和接觸元件也被形成。64.如權利要求49所述的方法，其中所述帶圖案的金屬包括鋁。65.如權利要求49所述的方法，其中所述中溫操作晶片具有與所述高溫操作晶片不同的構成。66.如權利要求49所述的方法，其中所述擴散步驟使用比其后任何步驟都更高的持續溫度。67.如權利要求49所述的方法，其中所述將摻雜劑引入到所述第一面上的所述第一和第二區中的步驟分別使用與所述將摻雜劑引入到所述第二面上的第三和第四區中的步驟相同的圖案。68.如權利要求49所述的方法，進一步包括在將所述摻雜劑引入到每個所述面之前在相應的面上形成溝槽柵。69.如權利要求49所述的方法，其中所述第一導電型是N型。70.如權利要求49所述的方法，其中每個所述操作晶片和所述半導體晶片之間的結合基本上不受在相應的結合步驟之后使用的溫度的影響。71.如權利要求49所述的方法，其中所述高溫操作晶片是硅。72.如權利要求49所述的方法，其中所述高溫操作晶片是二氧化硅。73.如權利要求49所述的方法，其中所述高溫操作晶片是碳化硅。74.如權利要求49所述的方法，其中所述高溫操作晶片是藍寶石。75.如權利要求49所述的方法，其中所述高溫操作晶片是氮化鎵。76.如權利要求49所述的方法，其中所述中溫操作晶片是石英。77.如權利要求49所述的方法，其中所述中溫操作晶片是玻璃。78.如權利要求49所述的方法，其中所述中溫操作晶片是硅。79.如權利要求49所述的方法，其中所述中溫操作晶片是二氧化硅。80.如權利要求49所述的方法，其中所述中溫操作晶片是碳化硅。81.如權利要求49所述的方法，其中所述中溫操作晶片是藍寶石。82.如權利要求49所述的方法，其中所述中溫操作晶片是氮化鎵。83.如權利要求49所述的方法，其中所述中溫操作晶片是難熔金屬。84.一種制造雙側面半導體器件的方法，所述雙側面半導體器件在半導體晶片的兩個面上都具有帶圖案的電流運送接觸區域，所述方法以除指定以外的任何順序包括：a)以兩個相應的圖案將摻雜劑引入到所述晶片的第一面中；并且隨后b)將第一操作晶片附接到所述晶片的所述第一面；c)以兩個相應的圖案將摻雜劑引入到所述晶片的第二面中；d)加熱所述晶片，以由此使所述摻雜劑在所述晶片的所述第一和第二面兩者中擴散和活化；e)在所述晶片的所述第二面上形成帶圖案的金屬，并且隨后將第二操作晶片附接在所述帶圖案的金屬之上；f)移除所述第一操作晶片，并且隨后在所述晶片的所述第一面上形成附加的帶圖案的金屬；并且隨后g)移除所述第二操作晶片，并且完成雙側面半導體器件的制造。85.如權利要求84所述的方法，其中p型和n型摻雜劑兩者都以相應的圖案并且非全部地被引入在所述晶片的所述第一和第二表面兩者上。86.如權利要求84所述的方法，其中所述半導體晶片是硅晶片。87.如權利要求84所述的方法，其中當每個所述帶圖案的金屬被形成時，附加的介電和接觸元件也被形成。88.如權利要求84所述的方法，其中所述帶圖案的金屬包括鋁。89.如權利要求84所述的方法，其中所述第二操作晶片具有與所述第一操作晶片不同的構成。90.如權利要求84所述的方法，其中所述加熱步驟使用比其后任何步驟都更高的持續溫度。91.如權利要求84所述的方法，其中所述加熱步驟使用比金屬出現之后的任何步驟都更高的持續溫度。92.如權利要求84所述的方法，其中所述引入摻雜劑的步驟在所述第一和第二面兩者上使用相同的圖案。93.如權利要求84所述的方法，其中所述在所述第一面上形成附加的金屬的步驟使用與所述在所述第二面上形成帶圖案的金屬的步驟大致相同的圖案。94.如權利要求84所述的方法，進一步包括在所述步驟b)之前將初始操作晶片附接到所述晶片的初始步驟。95.如權利要求84所述的方法，進一步包括在所述步驟b)之前使所述晶片變薄至小于所述晶片寬度的20％，并且將初始操作晶片附接到所述晶片的初始步驟。96.如權利要求84所述的方法，進一步包括在所述步驟b)之前使所述晶片變薄至小于80微米，并且將初始操作晶片附接到所述晶片的初始步驟。97.如權利要求84所述的方法，其中所述步驟c)是在所述步驟b)之后執行的。98.如權利要求84所述的方法，其中所述第一導電型是N型。99.如權利要求84所述的方法，其中每個所述操作晶片和所述半導體晶片之間的結合基本上不受在相應的加熱步驟之后使用的溫度的影響。100.如權利要求84所述的方法，其中所述第一操作晶片是硅。101.如權利要求84所述的方法，其中所述第一操作晶片是二氧化硅。102.如權利要求84所述的方法，其中所述第一操作晶片是碳化硅。103.如權利要求84所述的方法，其中所述第一操作晶片是藍寶石。104.如權利要求84所述的方法，其中所述第一操作晶片是氮化鎵。105.如權利要求84所述的方法，其中所述第二操作晶片是石英。106.如權利要求84所述的方法，其中所述第二操作晶片是玻璃。107.如權利要求84所述的方法，其中所述第二操作晶片是硅。108.如權利要求84所述的方法，其中所述第二操作晶片是二氧化硅。109.如權利要求84所述的方法，其中所述第二操作晶片是碳化硅。110.如權利要求84所述的方法，其中所述第二操作晶片是藍寶石。111.如權利要求84所述的方法，其中所述第二操作晶片是氮化鎵。112.如權利要求84所述的方法，其中所述第二操作晶片是難熔金屬。113.一種制造雙側面半導體器件的方法，所述雙側面半導體器件在半導體晶片的兩個面上都具有帶圖案的電流運送接觸區域，所述方法以除指定以外的任何順序包括：a)以一圖案將摻雜劑引入到所述晶片的第一面中；并且隨后b)將第一操作晶片附接到所述晶片的所述第一面；c)以一圖案將摻雜劑引入到所述晶片的第二面中；d)加熱所述晶片，以由此使所述摻雜劑在所述晶片的所述第一和第二面兩者中擴散和活化；e)在所述晶片的所述第二面上形成帶圖案的金屬，并且隨后將具有與所述第一操作晶片不同的構成的第二操作晶片附接在所述帶圖案的金屬之上；f)移除所述第一操作晶片，并且隨后在所述晶片的所述第一面上形成附加的帶圖案的金屬；并且隨后g)移除所述第二操作晶片，并且完成雙側面半導體器件的制造。114.如權利要求113所述的方法，其中p型和n型摻雜劑兩者都以相應的圖案并且非全部地被引入在所述晶片的所述第一和第二表面兩者上。115.如權利要求113所述的方法，其中所述半導體晶片是硅晶片。116.如權利要求113所述的方法，其中當每個所述帶圖案的金屬被形成時，附加的介電和接觸元件也被形成。117.如權利要求113所述的方法，其中所述帶圖案的金屬包括鋁。118.如權利要求113所述的方法，其中所述加熱步驟使用比其后任何步驟都更高的持續溫度。1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：理查德·A·布蘭查德，威廉·C·亞歷山大，
申請(專利權)人：理想能量有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US
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